拔節(jié)期噴施亞硒酸鈉對(duì)小麥籽粒硒積累特性和產(chǎn)量的影響

董石峰，孫 敏，林 文，任愛霞，高志強(qiáng)

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801）

硒是人體必需的微量元素之一，在提高免疫和 抗癌方面具有突出表現(xiàn)[1]。植食性硒源是人體硒攝入的主要途徑，但在缺硒或少硒地區(qū)，天然狀態(tài)下難以滿足人體對(duì)硒的需求[2]。通過硒生物強(qiáng)化技術(shù)可有效提高作物硒含量，小麥作為我國主要的糧食作物之一，具有全民補(bǔ)硒的潛在價(jià)值[3]。硒不是作物生長的必需元素，但對(duì)其生長具有一定調(diào)控作用[4]。低濃度外源硒有利于提高小麥種子發(fā)芽率、根系活性和葉片抗氧化酶活性，促進(jìn)各器官干物質(zhì)積累[5-6]。而高濃度硒不僅抑制了小麥苗期的生長，還會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生毒害[7]。這是由于較高的硒含量在作物體內(nèi)引起過氧化反應(yīng)，提高丙二醛等含量，抑制了小麥生長[8]。不同時(shí)期噴施硒肥對(duì)小麥產(chǎn)量的影響也有所差異。有研究表明，灌漿期、開花期噴施外源亞硒酸鈉促進(jìn)了小麥穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量的形成，進(jìn)而增產(chǎn)5%～16%[6，9-10]；而拔節(jié)期和成熟期噴施硒肥，小麥產(chǎn)量會(huì)隨施硒濃度的提高呈先升高后降低的趨勢(shì)[11-12]，可見，硒對(duì)小麥生長發(fā)育的影響受施硒濃度及施硒時(shí)期的影響。此外，硒對(duì)作物的影響還受其生長特性的影響，作物生長后期對(duì)硒的敏感程度降低，硒過量積累引起的過氧化反應(yīng)降低，可以承受更高的硒濃度，而生長前期在較高濃度下表現(xiàn)毒害效應(yīng)[13]。拔節(jié)期作為小麥生長發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期之一，研究外源硒對(duì)小麥生長及硒富集的影響，有利于實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量及硒營養(yǎng)的同步提升。

本試驗(yàn)通過拔節(jié)期施用不同濃度外源硒，研究小麥干物質(zhì)積累、產(chǎn)量形成特性、硒元素富集對(duì)硒濃度的響應(yīng)，以探索小麥產(chǎn)量和硒營養(yǎng)價(jià)值同步提升的最佳施硒濃度技術(shù)，試圖為富硒小麥生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018—2019 年在山西洪洞縣辛村鄉(xiāng)山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地（36°31′N，111°65′E）進(jìn)行。該地屬典型的半干旱地區(qū)，年平均氣溫12.1 ℃、降雨量460 mm；屬冬小麥- 夏玉米兩茬制，冬小麥于10 月中上旬種植，第2 年6 月上旬收獲；玉米于6 月中下旬種植，同年10 月上旬收獲，秸稈全部粉碎還田；試驗(yàn)地土壤為壤土，0～20 cm 土層土壤基礎(chǔ)肥力為：有機(jī)質(zhì)含量13.15 g/kg，全氮含量0.79 g/kg，堿解氮含量42.12 mg/kg，速效磷含量17.52 mg/kg，速效鉀含量209.46 mg/kg，全硒含量0.69 mg/kg，pH 值為8.03。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以亞硒酸鈉分析純?cè)噭槲?，以山農(nóng)20 為供試品種，由洪洞農(nóng)業(yè)農(nóng)村局提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)0、10、20、30、60、120 g/hm2共6 個(gè)水平（分別用Se0、Se10、Se20、Se30、Se60、Se120 表示），共18 個(gè)處理，小區(qū)面積3 m×10 m，重復(fù)3 次。前茬夏玉米收獲后秸稈還田，2018 年10 月4 日播種，播量為300 kg/hm2，播種前基施N 126 kg/hm2、P2O5150 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2，其中，氮、磷、鉀肥分別為尿素（含氮量46%）、過磷酸鈣（P2O5含量12%）和氯化鉀（K2O 含量60%）；越冬期、拔節(jié)期、開花期各灌水一次，每次灌水60 mm，拔節(jié)期隨灌水追施N 84 kg/hm2，2019 年6 月18 日收獲。于拔節(jié)期晴朗無風(fēng)的下午進(jìn)行外源硒葉片噴施處理，用量100 mL/m2。其他管理同常規(guī)管理。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 植株干物質(zhì)量測(cè)定 于成熟期進(jìn)行植株取樣，按葉片、莖稈＋葉鞘、穗3 部分分樣，于105 ℃殺青0.5 h 后，置于75 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱取并記錄各器官干物質(zhì)量。

1.4.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成 于冬小麥成熟期，取0.667 m2長勢(shì)均勻的小區(qū)進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，并記錄穗數(shù)，置網(wǎng)袋脫粒后曬干稱質(zhì)量，即為實(shí)際產(chǎn)量，同時(shí)調(diào)查千粒質(zhì)量。

1.4.3 籽粒硒含量測(cè)定 將成熟期籽粒烘干樣粉碎后，采用微波消解法進(jìn)行消解后，用原子熒光光譜儀（海光AFS-9780）測(cè)定硒含量[14]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010 整理數(shù)據(jù)并繪圖；采用SPSS 16.0 軟件進(jìn)行顯著性差異檢驗(yàn)，采用LSD法進(jìn)行多重比較（α＝0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 拔節(jié)期噴施亞硒酸鈉對(duì)小麥成熟期干物質(zhì)量的影響

拔節(jié)期噴施亞硒酸鈉與不噴施相比，小麥成熟期植株各器官干物質(zhì)量均顯著提高（表1），隨噴硒濃度的增加，各器官干物質(zhì)量呈先升后降趨勢(shì)，其中，以Se20 和Se30 處理較高。與Se10、Se60、Se120處理相比，Se20 處理的莖、穗和整株干物質(zhì)量分別提高1.1%～5.9%、0.7%～6.5%、0.8%～5.9%，Se30處理的莖、穗和整株干物質(zhì)量分別提高1.5%～6.3%、0.8%～6.5%、1.4%～6.6%，且Se20 和Se30 處理間差異不顯著。可見，拔節(jié)期噴施硒肥有利于促進(jìn)小麥植株各器官干物質(zhì)的積累，且以Se20 和Se30 處理效果較好。

表1 拔節(jié)期噴施亞硒酸鈉對(duì)小麥成熟期干物質(zhì)量的影響 kg/hm2

2.2 拔節(jié)期噴施亞硒酸鈉對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

表2 拔節(jié)期噴亞硒酸鈉對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

從表2 可以看出，拔節(jié)期噴施亞硒酸鈉與不噴施相比，小麥穗數(shù)和產(chǎn)量顯著提高，產(chǎn)量的增加幅度為6.9%～14.2%；隨施硒濃度的增加，產(chǎn)量及其構(gòu)成均呈先升后降趨勢(shì)；穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量均以Se20、Se30 處理較高，二者間差異不顯著，但Se20、Se30 處理的產(chǎn)量顯著高于Se60、Se120 處理。可見，拔節(jié)期噴施硒肥有利于提高穗數(shù)，促進(jìn)增產(chǎn)，且以施硒量20、30 g/hm2時(shí)效果更好。

2.3 拔節(jié)期噴施亞硒酸鈉對(duì)小麥籽粒硒積累特性的影響

拔節(jié)期噴施亞硒酸鈉與不噴施相比，小麥籽粒硒含量及積累量均顯著提高（表3），隨著施硒濃度的增加，籽粒硒含量及硒積累量呈增長趨勢(shì)，Se120處理較其他濃度分別提高50.3%～276.9%、46.4%～259.2%，各處理間差異顯著，但由于人體對(duì)硒的耐受程度有限，國標(biāo)推薦谷物類籽粒硒含量不超過300 μg/kg[15]，Se10 和Se20 處理的籽粒硒含量處于安全范圍，且以Se20 處理最高（P＜0.05），達(dá)273.76 μg/kg。籽粒硒利用效率隨硒濃度增加呈降低趨勢(shì)，各處理間差異顯著；籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)以Se20、Se60 處理顯著高于其他處理，增幅達(dá)0.7%～17.6%。可見，拔節(jié)期噴施硒肥有利于提高籽粒硒含量及積累量，施硒量Se20 處理的籽粒硒含量較高，且處于安全范圍，籽粒硒利用效率、強(qiáng)化指數(shù)也較高。

2.4 施硒濃度與籽粒硒含量、利用效率、生物強(qiáng)化指數(shù)的相關(guān)性

從圖1 可以看出，籽粒硒含量與施硒濃度呈線性正相關(guān)，質(zhì)量濃度高于25.1 g/hm2時(shí)，籽粒硒含量高于推薦范圍300 μg/kg；籽粒硒含量與籽粒硒利用效率呈線性負(fù)相關(guān)，與籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)呈拋物線趨勢(shì)（y＝-0.000 2x2＋0.014 5x＋5.998 1），以20～60 g/hm2籽粒硒生物強(qiáng)化指數(shù)較高，以36.3 g/hm2達(dá)最大?？梢姡?～120 g/hm2，綜合考慮籽粒硒生物強(qiáng)化指數(shù)和籽粒硒含量，當(dāng)?shù)刈罴褔娢扑]量為20.0～25.1 g/hm2。

3 討論

3.1 硒肥與小麥產(chǎn)量的關(guān)系

硒對(duì)小麥的生長具有一定促進(jìn)作用。有研究表明，施加外源硒顯著提高了小麥根系活力，促進(jìn)地上部干物質(zhì)積累[6，16]；有研究也得出類似的結(jié)論，低濃度外源硒促進(jìn)了小麥苗期的生長[17-18]。本研究中，拔節(jié)噴施外源硒顯著提高了成熟期各器官干物質(zhì)積累，但隨施硒濃度提升，促進(jìn)效果有所下降，可能是由于低濃度外源硒代謝生成谷胱甘肽等抗氧化酶，有利于光合作用提高，促進(jìn)干物質(zhì)積累；而高濃度硒取代硫，破化Fe-S 簇，影響光合作用，且過量硒容易引起過氧化作用，損傷膜結(jié)構(gòu)，抑制作物生長[19]。

硒對(duì)作物產(chǎn)量的研究主要集中在開花期，張妮等[20]在小麥灌漿期進(jìn)行葉面噴亞硒酸鈉，穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量均有增加，從而提高產(chǎn)量2.9%～15.2%；但也有研究認(rèn)為，小麥產(chǎn)量對(duì)外源硒不敏感，未發(fā)生顯著變化；也有部分研究發(fā)現(xiàn)，施硒可能導(dǎo)致小麥減產(chǎn)4.2%～8.2%[21-22]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，拔節(jié)期噴施亞硒酸鈉有利于促進(jìn)小麥穗數(shù)增加2.8%～7.1%，增產(chǎn)6.9%～14.2%，這與張妮等[20]研究的結(jié)果類似，施硒促進(jìn)了小麥產(chǎn)量的增加，但由于噴硒時(shí)間的提前，本研究中硒對(duì)穗數(shù)的形成也有一定的促進(jìn)作用。外源硒處理可提高小麥光合能力和抗氧化能力，降低無效分蘗的形成，對(duì)穗數(shù)具有一定的積極作用，這與基施外源硒結(jié)果類似[12]。

3.2 硒肥與籽粒硒富集的關(guān)系

施加外源硒可顯著提高作物各器官硒含量，且隨硒濃度的增加而增加[23]。本試驗(yàn)中，隨拔節(jié)期外源硒濃度的提高，籽粒硒含量逐漸提高。但由于硒對(duì)人體的有益范圍較窄，選用硒肥時(shí)應(yīng)著重考慮籽粒硒含量。本研究中，籽粒硒含量與施硒濃度呈線性正相關(guān)，這與前人研究結(jié)論一致。籽粒硒利用效率隨施硒濃度的提高而降低，合理施用外源硒以實(shí)現(xiàn)硒肥的高效利用，有利于降低外源硒肥可能引起的環(huán)境污染問題。此外，本研究還表明，拔節(jié)期籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)與噴硒濃度呈拋物線關(guān)系，可能是由于作物對(duì)硒的吸收具有一定的限值，濃度較低時(shí)，作物的硒吸收水平較高，而較高的硒含量難以被作物吸收，降低了作物硒強(qiáng)化指數(shù)。本研究結(jié)合施硒濃度對(duì)籽粒硒含量及硒強(qiáng)化指數(shù)等的影響，推薦當(dāng)?shù)厥┪糠秶鸀?0.0～25.1 g/hm2。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，與不噴硒相比，拔節(jié)期施加10～120 g/hm2外源硒均提高了小麥成熟期干物質(zhì)積累，促進(jìn)穗數(shù)的增加，有利于小麥產(chǎn)量和籽粒硒含量的增加。但是綜合考慮籽粒硒安全范圍、硒利用效率和硒強(qiáng)化指數(shù)，硒質(zhì)量濃度為20 g/hm2時(shí)效果最好，因此適于推廣施用。